Кіріспе

Төтенше жағдай сигнализациясы жүйесінің қолдануы

Төтенше жағдай сигнализациясын басқару – бұл адам факторы мен эргономиканы, сондай-ақ құралдар инженериясы мен жүйелік ойлауды қолдану арқылы сигнализация жүйесінің жобасын жақсарту және оның қолдануын арттыру болып табылады. Көбінесе негізгі қолдану мәселесі – өсімдік тоқыраған кезде тым көп дабылдардың хабарлануы, бұл әдетте дабыл тасқыны деп аталады (бұзу дауылға ұқсас), себебі бұл шамадан тыс жауын-шашын салдарынан туындаған тасқынға ұқсас, ал дренаж жүйесінің сыйымдылығы тұрақты. Дегенмен, сигнализация жүйесінде нашар жобаланған дабылдар, дұрыс орнатылмаған дабыл шегі, тиімсіз хабарлау, түсініксіз дабыл хабарламалары сияқты басқа да мәселелер болуы мүмкін. Төтенше жағдай сигнализациясын нашар басқару – жоспарланбаған тоқтаудың негізгі себептерінің бірі болып табылады, бұл жыл сайын 20 миллиард доллардан астам өндіріс шығындарына және Техас Ситидегі сияқты ірі өнеркәсіптік апаттарға әкеледі. Жақсы дабыл басқару тәжірибесін әзірлеу – бұл жекелеген іс-қимыл емес, үздіксіз процесс (яғни, бұл мақсатқа жетуден гөрі, саяхатқа ұқсас).

Ескертудің қатесі

Үлкен химиялық, мұнай өңдеу, электр энергиясын өндіру және басқа да өңдеу зауыттары өздерінің құрылымынан бастап, процесті сәтті жұмыс істеу және өнімдерді өндіру үшін басқару жүйесін пайдалануды қажет етті. Компоненттердің процеске қарағанда нәзік болуына байланысты, бұл басқару жүйелеріне оларды сыртқы факторлар мен процестік жағдайлардан қорғау үшін басқару бөлмесі қажет болды. Басқару бөлмелерінің алғашқы күндерінде "панельдік тақталар" қолданылды, олар басқару құралдарымен және индикаторлармен жабдықталған. Бұл құралдар процестегі ағындарда және процестік жабдықтардың сыртында орналасқан сенсорларға қосылды. Сенсорлар өздерінің ақпаратын басқару құралдарына аналогты сигналдар арқылы жіберді, мысалы, бұрмаланған жұп сымдар арқылы 4-20 мА ток тізбегі. Бастапқыда бұл жүйелер тек ақпаратты ұсынды, ал жақсы оқытылған оператор процесті жобаланған шектерінде ұстау үшін ағым жылдамдығын өзгерту немесе энергияны реттеу арқылы түзетулер жасау қажет болды. Операторды жобалық шектерден асып кетуі мүмкін жағдай туралы ескерту үшін дабылдар қосылды. Сонымен қатар, қауіпсіздік, экологиялық немесе экономикалық тұрғыдан қабылданбас процестік шектерден асып кету қаупі бар процестерді тоқтату үшін тоқтату жүйелері пайдаланылды. Операторларға ескертулерді дабыл үндеткіштері және әртүрлі түсті шамдар арқылы берілді. (Мысалы, жасыл шам – жақсы, сары – жаман, ал қызыл – өте жаман дегенді білдірді.) Панельдік тақталар әдетте зауыттағы процестің ағысын бейнелейтіндей етіп орналастырылды. Зауыттың жұмыс бірліктерін көрсететін құралдар тану және мәселені тез шешу үшін топтастырылды. Бүкіл панельді қарап, зауыттың қай бөлімі нашар жұмыс істеп жатқанын анықтау оңай болды. Бұл құралдардың дизайны мен құралдармен байланысты дабылдардың іске асырылуына байланысты болды. Құрал жасаушы компаниялар өздерінің құралдарын жобалауға және орналастыруға көп күш жұмсады. Олар үшін адамның жылдам көзқараспен қанша ақпаратты қабылдай алатынын анықтау үшін мінез-психологиялық тәжірибелерді қолданды. Күрделі зауыттарда күрделі панельдік тақталар болды, сондықтан көбінесе көптеген операторлар немесе басқарушылар қажет болды. Осылайша, панельдік тақта жүйелерінің алғашқы күндерінде дабылдардың саны мен құны шектелді. Негізінен, олар қол жетімді тақта кеңістігінің мөлшерімен және сымдарды қосу, дабыл үндеткішін (сиренаны), индикаторды (шамды) және шешілген дабылдарды өшіру үшін ауыстырғыштарды қосу құнымен шектелді. Жаңа дабыл қажет болған жағдайда, ескі дабылдан бас тартуға тура келді. Технология дамыған сайын, басқару жүйесі мен басқару әдістері жыл сайын зауыттарды автоматтандыру деңгейін арттыруға міндеттелді. Күрделі материалдарды өңдеуге күрделі басқару әдістемелері қажет болды. Сонымен қатар, жаһандық бәсекелестік өндіріс операцияларын энергияны аз пайдалана отырып, өндірісті арттыруға және қалдықтарды азайтуға итермеледі. Панельдік тақталар дәуірінде арнайы инженерге процесс өлшеу мен басқарумен байланысты электрондық жабдықтардың, процесті басқару үшін қажетті басқару алгоритмдерінің (PID негіздері) және өнімдерді жасау үшін қолданылатын нақты процестің комбинациясын түсіну қажет болды. 80-жылдардың ортасында біз цифрлық революцияға ендік. Таратылған басқару жүйелері (DCS) өнеркәсіпке үлкен пайда әкелді. Инженер енді басқару функцияларын орындау үшін қажетті жабдықты түсінбестен процесті басқара алатын болды. Панельдік тақталар енді қажет емес еді, өйткені бұрын аналогты құралдар арқылы алынған барлық ақпаратты цифрландырып, компьютерге енгізіп, күшейткіштер мен потенциометрлермен орындалған басқару әрекеттерін қайталайтын болды. Бұл дабылдарды орнату мен пайдалануды оңай және арзан етті. Сіз жай ғана орналасқан жерін, дабылдың мәнін енгізіп, оны белсенді күйге қоятын едіңіз. Бұл салдарынан көп ұзамай адамдар кез келген нәрсеге дабыл орната бастады. Бастапқы орнатушылар кез келген айнымалының жұмыс диапазонының 80% және 20% -ында дабыл орнатуды әдетке айналдырды. Бағдарламаланатын логикалық басқарушыларды, қауіпсіздік жүйелерін және жинақталған жабдықтарды басқарушыларды интеграциялаумен бірге дабылдардың саны күрт өсті. Цифрлық революцияның тағы бір жағымсыз салдары – бұрын бірнеше шаршы метрді алып жатқан панельдік кеңістік енді 17 дюймдік компьютер мониторына сыйып қалуы керек болды. Алдыңғы панельдегі ақпаратты көшіру үшін көп беттік ақпарат қолданылды. Операторды қарап отырған бетіне өтуге шақыру үшін дабылдар пайдаланылды. Операторға бак толғанып жатқанын хабарлау үшін дабылдар қолданылды. Операциялар жасалған кез келген қателік әдетте жаңа дабылға әкелетін. OSHA 1910 ережелерінің енгізілуімен HAZOP зерттеулері әдетте бірнеше жаңа дабылдарды талап етті. Дабылдар әр жерде болды. Деректердің көп болуы және пайдалы ақпараттың жетіспеуі салдарынан оқиғалар көбейе бастады.

Дабыл басқару тарихы

Дабылдардың проблемаға айналып бара жатқанын мойындаған өндірістік бақылау жүйелерін пайдаланушылар бірігіп, 1990 жылы Honeywell басшылығымен клиенттерге консультациялық кеңес ретінде Дабылдарды басқару жөніндегі жұмыс тобын құрды. AMTF химиялық, мұнай-химия және мұнай өңдеу салаларының өкілдерін қамтыды. Олар дабылдарды басқарумен байланысты мәселелер бойынша ақпарат жинап, құжат жазды. Бұл топ тез арада дабылдармен байланысты проблемалардың үлкен проблеманың бір бөлігі ғана екенін түсінді және Аномальды жағдайларды басқару консорциумын (ASM – Honeywell-дің тіркелген тауарлық белгісі) құрды. ASM консорциумы зерттеу ұсынысын жасады және 1994 жылы Ұлттық Стандарттар және Технология институтынан (NIST) қаржыландыру алды. Бұл жұмыстың негізгі мақсаты – процесті басқару операторларының табысты жұмыс істеуіне әсер ететін күрделі адам-жүйе өзара әрекеттесуін және факторларды қарастыру болды. Автоматтандыру шешімдері көбінесе осы шешіммен өзара әрекеттесетін адамды ескермей жасалған. Атап айтқанда, дабылдар басқару пультінің операторының жағдайды түсінуін жақсартуға арналған, бірақ дұрыс конфигурацияланбаған дабыл жүйесі бұл мақсатқа жете алмайды. ASM консорциумы дабылдарды басқарудағы ең жақсы тәжірибелер, оператордың жағдайды түсінуі, оператордың тиімділігі және операторға бағытталған басқа да мәселелер туралы құжаттар жасады. Бұл құжаттар бастапқыда ASM консорциумының мүшелеріне ғана қолжетімді болды, бірақ ASMC жақында оларды жалпы қолдануға ұсынды. ASM консорциумы сонымен қатар Ұлыбританиядағы Инженерлік жабдықтар мен материалдарды пайдаланушылар қауымдастығы (EEMUA) жариялаған дабылдарды басқару жөніндегі нұсқаулықты әзірлеуге қатысты. ASM консорциумы өз мүше компанияларынан деректер ұсынды және нұсқаулықты редакциялауға көмектесті. Нәтижесінде EEMUA 191 "Дабыл жүйелері – Жобалау, басқару және сатып алу жөніндегі нұсқаулық" пайда болды. Көптеген институттар мен ұйымдар өнеркәсіптік өндіріс жүйелерінде дабылдарды тиімді пайдалану бойынша ең жақсы тәжірибелерді қолдануға мүшелеріне көмектесу үшін дабылдарды басқару стандартын әзірлеп жатыр. Олардың ішінде ISA (ISA 18.2), API (API 1167) және NAMUR (Namur NA 102) бар. Сондай-ақ бірнеше компаниялар пайдаланушыларға дабылдарды басқару мәселелерін шешуге көмектесетін бағдарламалық қамтамасыз ету пакеттерін ұсынады. Оларға DCS өндіруші компаниялар және қосымша жүйелерді ұсынатын үшінші тарап өндірушілер кіреді.

Дабылдарды басқару қажеттілігі

Дабыл басқару, әдетте оператор қадағалауды басқару жүйесін (DCS, SCADA немесе бағдарламаланатын логикалық контроллер – PLC) пайдалана отырып басқарылатын өндірістік ортада қажет болады. Мұндай жүйеде жүздеген жеке дабылдар болуы мүмкін, және бұрын олар жүйедегі басқа дабылдарды ескере отырып жасалмаған. Адам бір уақытта бір нәрсе ғана жасай алады және бір уақытта шектеулі нәрсеге ғана назар аудара алады, сондықтан дабылдар адам операторы қабылдай алатын жылдамдықпен ұсынылуын қамтамасыз ету қажет, әсіресе зауыттың жұмысы бұзылған немесе ерекше жағдайда болғанда. Сондай-ақ, дабылдар оператордың назарын оның міндетті түрде назар аударуы керек ең маңызды мәселеге бағыттауға қабілетті болуы керек, мысалы, маңыздылығының дәрежесін көрсету үшін басымдық пайдалану арқылы. Үздіріссіз өндіріс, үздіріссіз қызмет көрсету және күндіз-түні кез келген уақытта жоғары сапаны қамтамасыз ету үшін, бірнеше командадан тұратын ұйым болуы керек, олар оқиғалар орын алғанда бірінен соң бірі оларды өңдейді. Бұл көбінесе кезекшілік басқару деп аталады. Кезекшілік басқару бір немесе бірнеше адамнан (объектіні басқарушы, техникалық қызметкерлер) тұратын командаға немесе сыртқы ұйымға (қорғаушылар, телебақылау орталығы) сүйенеді. Бір процеске немесе деңгейге толық уақытты бақылаушы тағайындамау үшін ақпаратты және/немесе оқиғаларды беру міндетті. Бұл ақпараттық жіберу кезекші персоналдың мобильділігі мен тиімділігін арттырады және оларға бір уақытта басқа да тапсырмаларды орындауға мүмкіндік береді.

Жағдайларды жақсартудың кейбір әдістері

Жағдайды жақсарту техникалары ең қарапайым шаралардан, мысалы, маңызсыз және аз құнды дабылдарды азайтудан бастап, жеке дабылдар арасындағы қарым-қатынастарды ескере отырып, дабыл жүйесін толыққанды қайта жобалауға дейін өзгереді.

Жобалау нұсқаулығы

Бұл қадам дабылдарды жобалау әдістемесін немесе қағидаларын құжаттауды қамтиды. Оған қандай жағдайларда дабыл беру керектігі, дабыл хабарламалары мен мәтіндік хабарламалар стандарты, оператордың дабылдармен қалай өзара әрекеттесетіні сияқты мәселелер кіруі мүмкін.

Ұтымдылық және құжаттама

Бұл кезеңде барлық дабылдар толық қарастырылып, олардың жобалау мақсаты құжатталады, сондай-ақ олардың дұрыс таңдалғаны, орнатылғаны және жобалық талаптарға сай келетіні тексеріледі. Ең жақсы жағдайда бұл кезең дабылдар санын азайтуға мүмкіндік береді, бірақ бұл әрқашан осылай бола бермейді.

Қалыптасқан әдістер

Жоғарыда аталған қадамдар көбінесе операциялық бұзылыс кезінде дабыл ағынын тоқтатуға жеткіліксіз болып табылады, сондықтан белгілі бір жағдайларда дабылды басу сияқты жетілдірілген әдістер қажет. Мысалы, сорғыны тоқтату әрқашан сорғы шығыс ағынында төмен ағын дабылын тудырады, сондықтан сорғы тоқтатылған болса, төмен ағын дабылы басылуы мүмкін, себебі ол оператор үшін қосымша мәнге ие емес, өйткені ол оның сорғыны тоқтату нәтижесінде туындағанын біледі. Әрине, бұл тәсіл өте күрделі болуы мүмкін және жобалау кезінде едәуір сақтық қажет. Мысалы, жоғарыдағы жағдайда, төмен ағын дабылы операторға сорғының тоқтағанын растайтындықтан, қосымша мәнге ие деп айтуға болады. Процестің шектерін (Шектерді басқару) де ескеру қажет. Өндіріс жүйелерінің күрделілігі мен көлемі артаған сайын дабыл басқарудың қажеттілігі арта түседі. Дабыл басқару қажеттілігінің көп бөлігі ДСС-де дабылды дерлік қосымша шығынсыз конфигурациялау мүмкіндігінен туындайды, ал бұрын пневматикалық немесе электрондық аналогтық құралдардан тұратын физикалық басқару панелі жүйелерінде әр дабыл үшін шығындар және басқару панелінің аумағы қажет болғандықтан, дабылға деген қажеттілік туралы көбірек ойластырылатын. Three Mile Island, Чернобыль апаты және Deepwater Horizon сияқты көптеген апаттар дабыл басқарудың қажеттілігін нақты көрсетті.